危化品罐车罐体状态监控系统设计(附件)
近年来，随着经济的快速发展，我国的运输业也在不断地发展中，特别是对于危化品的运输，不仅运输量在不断地增长中，运输车的种类也在丰富中，罐车的运输如今已经越来越多了，但是，危化品的运输是存在着风险的，一旦发生泄漏就会危及人类以及自然。本课题以危化品罐车作为研究对象，开展对罐体状态监控系统的硬件与软件的研究。本系统以MSP430单片机为控制单位，利用传感器来对危化品罐车罐体状态进行数据采集，并通过液晶显示器将数值显示出来。通过IAR软件编写程序，用硬件与软件一起来调试，最终通过OLED显示器显示的的数据来判别罐体内是否存在安全隐患，从而来达到预警效果。关键词 危化品罐车，罐体状态监控，单片机，传感器
目 录
1 绪论 1
1.1研究背景及意义 1
1.2国内外研究现状 1
2.总体方案设计 3
2.1系统功能介绍 3
2.2系统设计要求 3
2.3系统组成和原理 4
3.硬件电路设计 5
3.1硬件设计总体方案 5
3.2系统的硬件设计 6
4.软件和程序设计 15
4.1 MSP430F149的时钟初始化设计 16
4.2OLED显示屏初始化设计 17
4.3传感器初始化设计 18
4.4按键扫描的软件设计 19
4.5数据的采集与分析处理 19
5.系统测试 20
5.1硬件部分测试 21
5.2软件部分测试 22
结论.27
致谢.28
参考文献.29
1 绪论
1.1研究背景及意义
随着我国经济社会的快速发展，特别是工业化进程的加快，危险化学品作为原料或生产加工辅料在工业及相关行业中的需求日益增多，其运输量也在不断增长。例如，液氯每年流动量约170万吨，液氨每年流动量80多万吨，其中，80%是通过公路运输的。我国的危险品运输车辆包括罐车、集装箱车、栏板车、厢式货车等多种形式，其中罐车约占危险品运输车辆总数的18%。由此可见，罐车在道路运输中占有很重要的地位。
对于罐车运输过程中发生事故也 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
有很多例子，例如2015年2月7日凌晨1时左右，一辆满载30吨甲醇的大罐车在京藏高速内蒙古境内磴口至临河段发生事故冲下路基，罐车罐体破损严重，甲醇由罐体裂缝往外泄漏。据现场参与事故抢险救援的巴彦淖尔消防部队介绍，甲醇有毒，易燃，其蒸气与空气结合能形成爆炸混合物。针对事故特点，消防救援人员携带防护器具及无火花工具进入破损的车头，将车头内电瓶取出。同时利用现场地形，将泄漏甲醇引向旁边洼地，用水枪进行稀释处理。经过7小时连续作战，消防官兵成功处置了此次罐车泄漏事故。
1972年4月15日12时，山西省祁县城赵供销社饭店门前发生了液氮罐车爆炸事故，造成死亡21人，重伤56人，轻伤99人，经济损失1.2万元。
2007年4月8日，安徽省铜陵市发生一起液氨汽车罐车安全阀机械受损而导致泄漏的事故，因应急处理得当，未造成次生灾害。
根据以上的一些例子让我们知道了导致危险化学品运输车辆事故频发的因素有道路条件、天气变化和驾驶员技术水平等。由于危险品事故具有很大的扩散性，容易造成群死群伤，对自然生态环境也具有很大的破坏力。所以，对危化品罐车罐体状态监控就显得尤为的重要，监控系统也就变得必不可少。
1.2国内外研究现状
国内外很多人开始对危化品罐车罐体状态监控系统进行设计改进了。长安大学的李博依据有关客运以及危险品运输车辆监控系统设计规范与指导的国家标准，论文以无线传感器网络采集数据，结合GPS和北斗定位技术及多传感器数据融合技术手段，利用3G通讯网络，组建了一套客运及危险品运输车辆实时动态监控系统。该系统针对影响车辆运营的环境参数采集分析的基础上，对客运车辆，引入了乘坐舒适度评价体系；对危险品运输车辆，提出了车辆安全状态评价等级。该监控系统可以做到实时、动态、有效的对客运车辆及危险品运输车辆进行数据采集、分析和预警处理，对减少客运车辆以及危险品运输车辆的交通事故，提高其安全运营水平，减少交通事故损失等方面具有现实意义。
南京林业大学的武建军基于GPS和GPRS车辆监控系统的硬件电路和软件程序的设计。硬件部分主要包括GPS模块、GPRS模块和单片机的外围电路设计，PCB电路板设计制作。软件部分则是包含了MSP430单片机控制GPS和GPRS模块的程序，以及用VC++编写的控制Google Earth的程序。通过对本系统进行测试实验，实验结果表明本系统能够对车辆位置进行采集，并发送到指定电脑主机上，并且电脑主机自动调用Google Earth显示车辆位置。
华东理工大学的李长龙选取运输车参数、危化品参数和环境参数对危化品道路运输进行全面监测,基于LabWindows/CVI虚拟仪器开发平台开发了危化品道路运输状态监测软件,并设计了PXI总线测试硬件系统对移动式压力容器的部分参数进行监测。然后,开展了危化品道路运输安全的模糊综合评价,综合考虑"人车环境管理"因素确定了由定性指标构成的评价指标体系,所建立的数学模型为双层模糊综合评价模型, 用来评价某企业危化品道路运输安全状态。最后,考虑到含定性指标的评价指标体系不能实现实时的安全评价,进一步以危化品道路运输状态监测软件监测的变量为依据构建评价指标体系,建立了基于Mamdani模糊推理的安全评价模型,并将该模型用于研究LNG槽罐车气体泄漏过程中安全状态的变化，验证了其可靠性。
北京化工大学信息科学与技术学院的夏涛和何志标为改善危化品安全生产运输环境,确保危化品运输行业安全、健康、持续发展,在总结常见危化品运输监控系统的基础上,提出了一种基于GPS、GIS、GPRS相结合的危化品运输监控系统，并从软件工程的角度分析了监控系统的设计与实现,详细阐述了监控系统的组成和工作原理。通过对系统进行多种测试，结果表明系统能满足危化品运输行业的要求。
广东工业大学的赵倩结合运用当下发展迅猛的云计算、物联网、GIS等多项先进科学技术,设计了实现危化品物流监控预警的控制平台。利用物联网技术采集融合传输危化品物流储运设备的地理位置信息、运行状态特征、危化品环境参数,监测分析运输车辆运行路线安全、驾驶员操作状态,对危化品物流进行实时监控。并分析总结产生危化品物流事故的特征因素的参数阈值,平台监测到相应参数达到临界阈值时,按照预先设定的预警决策方案自动发出报警信号,并分级采取处理决策方案。完成的主要工作包括：一、搭建云计算平台,利用云计算技术技术的大规模高效处理能力,实现对各类危化品物流储运设备运行数据的处理和实时性远程监控分析。二、完成与车载设备密切关联的应用性平台“危化品物流监控预警平台”设计开发,重点完成危化品物流储运设备的实时监控、预警报警功能。平台预先为危化品物流运输车辆设定安全系数高的运行路线,并调用危化品物流储运设备的GPS数据,接入到GIS地理信息系统服务中,实现物流设备在地图上的动态实时显示、历史运行轨迹查询回放,同时监测运输车辆的速度、胎压等运行参数,当物流运输车辆的运行过程中偏离预定路线、车辆运行状态欠佳、驾驶员违规操作则发起报警。
目 录
1 绪论 1
1.1研究背景及意义 1
1.2国内外研究现状 1
2.总体方案设计 3
2.1系统功能介绍 3
2.2系统设计要求 3
2.3系统组成和原理 4
3.硬件电路设计 5
3.1硬件设计总体方案 5
3.2系统的硬件设计 6
4.软件和程序设计 15
4.1 MSP430F149的时钟初始化设计 16
4.2OLED显示屏初始化设计 17
4.3传感器初始化设计 18
4.4按键扫描的软件设计 19
4.5数据的采集与分析处理 19
5.系统测试 20
5.1硬件部分测试 21
5.2软件部分测试 22
结论.27
致谢.28
参考文献.29
1 绪论
1.1研究背景及意义
随着我国经济社会的快速发展，特别是工业化进程的加快，危险化学品作为原料或生产加工辅料在工业及相关行业中的需求日益增多，其运输量也在不断增长。例如，液氯每年流动量约170万吨，液氨每年流动量80多万吨，其中，80%是通过公路运输的。我国的危险品运输车辆包括罐车、集装箱车、栏板车、厢式货车等多种形式，其中罐车约占危险品运输车辆总数的18%。由此可见，罐车在道路运输中占有很重要的地位。
对于罐车运输过程中发生事故也 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
有很多例子，例如2015年2月7日凌晨1时左右，一辆满载30吨甲醇的大罐车在京藏高速内蒙古境内磴口至临河段发生事故冲下路基，罐车罐体破损严重，甲醇由罐体裂缝往外泄漏。据现场参与事故抢险救援的巴彦淖尔消防部队介绍，甲醇有毒，易燃，其蒸气与空气结合能形成爆炸混合物。针对事故特点，消防救援人员携带防护器具及无火花工具进入破损的车头，将车头内电瓶取出。同时利用现场地形，将泄漏甲醇引向旁边洼地，用水枪进行稀释处理。经过7小时连续作战，消防官兵成功处置了此次罐车泄漏事故。
1972年4月15日12时，山西省祁县城赵供销社饭店门前发生了液氮罐车爆炸事故，造成死亡21人，重伤56人，轻伤99人，经济损失1.2万元。
2007年4月8日，安徽省铜陵市发生一起液氨汽车罐车安全阀机械受损而导致泄漏的事故，因应急处理得当，未造成次生灾害。
根据以上的一些例子让我们知道了导致危险化学品运输车辆事故频发的因素有道路条件、天气变化和驾驶员技术水平等。由于危险品事故具有很大的扩散性，容易造成群死群伤，对自然生态环境也具有很大的破坏力。所以，对危化品罐车罐体状态监控就显得尤为的重要，监控系统也就变得必不可少。
1.2国内外研究现状
国内外很多人开始对危化品罐车罐体状态监控系统进行设计改进了。长安大学的李博依据有关客运以及危险品运输车辆监控系统设计规范与指导的国家标准，论文以无线传感器网络采集数据，结合GPS和北斗定位技术及多传感器数据融合技术手段，利用3G通讯网络，组建了一套客运及危险品运输车辆实时动态监控系统。该系统针对影响车辆运营的环境参数采集分析的基础上，对客运车辆，引入了乘坐舒适度评价体系；对危险品运输车辆，提出了车辆安全状态评价等级。该监控系统可以做到实时、动态、有效的对客运车辆及危险品运输车辆进行数据采集、分析和预警处理，对减少客运车辆以及危险品运输车辆的交通事故，提高其安全运营水平，减少交通事故损失等方面具有现实意义。
南京林业大学的武建军基于GPS和GPRS车辆监控系统的硬件电路和软件程序的设计。硬件部分主要包括GPS模块、GPRS模块和单片机的外围电路设计，PCB电路板设计制作。软件部分则是包含了MSP430单片机控制GPS和GPRS模块的程序，以及用VC++编写的控制Google Earth的程序。通过对本系统进行测试实验，实验结果表明本系统能够对车辆位置进行采集，并发送到指定电脑主机上，并且电脑主机自动调用Google Earth显示车辆位置。
华东理工大学的李长龙选取运输车参数、危化品参数和环境参数对危化品道路运输进行全面监测,基于LabWindows/CVI虚拟仪器开发平台开发了危化品道路运输状态监测软件,并设计了PXI总线测试硬件系统对移动式压力容器的部分参数进行监测。然后,开展了危化品道路运输安全的模糊综合评价,综合考虑"人车环境管理"因素确定了由定性指标构成的评价指标体系,所建立的数学模型为双层模糊综合评价模型, 用来评价某企业危化品道路运输安全状态。最后,考虑到含定性指标的评价指标体系不能实现实时的安全评价,进一步以危化品道路运输状态监测软件监测的变量为依据构建评价指标体系,建立了基于Mamdani模糊推理的安全评价模型,并将该模型用于研究LNG槽罐车气体泄漏过程中安全状态的变化，验证了其可靠性。
北京化工大学信息科学与技术学院的夏涛和何志标为改善危化品安全生产运输环境,确保危化品运输行业安全、健康、持续发展,在总结常见危化品运输监控系统的基础上,提出了一种基于GPS、GIS、GPRS相结合的危化品运输监控系统，并从软件工程的角度分析了监控系统的设计与实现,详细阐述了监控系统的组成和工作原理。通过对系统进行多种测试，结果表明系统能满足危化品运输行业的要求。
广东工业大学的赵倩结合运用当下发展迅猛的云计算、物联网、GIS等多项先进科学技术,设计了实现危化品物流监控预警的控制平台。利用物联网技术采集融合传输危化品物流储运设备的地理位置信息、运行状态特征、危化品环境参数,监测分析运输车辆运行路线安全、驾驶员操作状态,对危化品物流进行实时监控。并分析总结产生危化品物流事故的特征因素的参数阈值,平台监测到相应参数达到临界阈值时,按照预先设定的预警决策方案自动发出报警信号,并分级采取处理决策方案。完成的主要工作包括：一、搭建云计算平台,利用云计算技术技术的大规模高效处理能力,实现对各类危化品物流储运设备运行数据的处理和实时性远程监控分析。二、完成与车载设备密切关联的应用性平台“危化品物流监控预警平台”设计开发,重点完成危化品物流储运设备的实时监控、预警报警功能。平台预先为危化品物流运输车辆设定安全系数高的运行路线,并调用危化品物流储运设备的GPS数据,接入到GIS地理信息系统服务中,实现物流设备在地图上的动态实时显示、历史运行轨迹查询回放,同时监测运输车辆的速度、胎压等运行参数,当物流运输车辆的运行过程中偏离预定路线、车辆运行状态欠佳、驾驶员违规操作则发起报警。
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